Haskell是一种托管语言吗？

Question

Haskell是一种托管语言吗？

haskellghc

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我对Haskell完全是新手。其中一件让我困惑的事情是，Haskell是像Java那样的托管语言，还是像C那样编译成本地代码的语言？

GHC页面说：“GHC将Haskell代码直接编译成本地代码或使用LLVM作为后端。”

如果“编译成本地代码”，那么像垃圾回收这样的特性怎么可能没有像JVM那样的东西呢？

/更新/

非常感谢您的答案。从概念上讲，您能否帮助指出下面关于Haskell中垃圾回收的理解哪一个是正确的：

GHC将Haskell代码编译成本地代码。在编译过程中，垃圾回收例程将被添加到原始程序代码中？

还是说有一个程序与Haskell程序并行运行，来执行垃圾回收？

- TommyQ

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为什么需要使用虚拟机来进行垃圾回收？ - sepp2k

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当微软说“Managed”时，我非常确定他们指的不是Java，而是CLI托管语言，与“本机代码”不同。 - Arafangion

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不想再赘述，但你可以对C语言进行垃圾回收（PDF链接）。 - Thomas M. DuBuisson

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有一些问题。几乎任何语言都可以被编译成字节码或本机代码，如果你想的话，C#也可以被编译成本机代码。而普通的C语言可以被解释（存在着C语言解释器！很奇怪对吧！）。因此，这与语言本身无关，而完全取决于实现方式。这有点像问英语是否是一种本土语言——有些人是以英语为母语的，有些人则将英语作为外语学习。这与英语本身无关。 - Dietrich Epp

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@TommyQ：这样看待它：如果程序员对所生成的确切本机代码具有如此多的控制权，那么编写一个良好的GC就很难（但并非不可能，因为已经证明过）。使用GHC，您（可能）对所生成的确切本机代码的控制要少得多，因此编译器可以自由添加任何需要实现良好GC的技巧，而无需虚拟机。区别仅在于，在.NET应用程序中，GC位于运行时和VM中，而在编译的Haskell代码中，它位于运行时和编译代码中。 - Joachim Sauer

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5个回答

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关于Haskell是否像Java一样是受管理的语言，还是像C一样编译成原生代码的问题

GHC编译出来的程序包括垃圾回收器。(据我所知，所有的Haskell实现都包括垃圾回收，但这不是规范的一部分。)

GHC编译出来的程序被编译成原生代码。Hugs解释程序，而不是编译成原生代码。还有其他几个实现方式，据我所知，它们都会被编译成原生代码，但我将其单独列出，因为我对此事情不太确定。

如果是“编译成原生代码”，那么没有像JVM这样的东西，如何实现类似垃圾回收之类的功能呢？

GHC编译出来的程序包括运行时系统，提供了一些基本的能力，比如M对N的绿色线程、垃圾回收和IO管理器。在某种意义上，这有点像有一个“像JVM一样的东西”，因为它提供了许多相同的功能，但它的实现非常不同：没有跨所有架构的通用字节码(因此没有“虚拟机”)。

我的以下哪个理解关于Haskell中垃圾回收是正确的:

GHC将Haskell代码编译成原生代码。在编译过程中，将垃圾回收例程添加到原始程序代码中。
有一个程序与Haskell程序一起运行来执行垃圾回收吗？

情况1是正确的：运行时系统代码在编译过程中被添加到程序代码中。

- Daniel Wagner

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特定语言的运行时已经存在了一段时间。如果我没记错的话，Turbo Pascal就有一个。而且人们可以认为libc是“C特定的运行时”;-) - Joachim Sauer

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@JoachimSauer：更好的是，在许多平台上都有C运行时。在Linux/ELF上，它包含对_start函数的定义，该函数调用main。 - Dietrich Epp

@JoachimSauer 当然可以；我并不打算暗示这是一个新想法！ - Daniel Wagner

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@DanielWagner：我知道，我只是想澄清一下，对于那些认为“语言运行时”意味着“虚拟机”的人。 - Joachim Sauer

@JoachimSauer：.NET公共语言运行时实际上是一台虚拟机。 :) - TommyQ

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@TommyQ，这很好，但C语言运行时不是虚拟机，Turbo Pascal语言运行时也不是虚拟机，Haskell语言运行时也不是虚拟机... - Daniel Wagner

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“Managed language”是一个含义重载的术语，以下是一些单词回答，然后是我通常想到的不同含义的细节：

作为CLR目标的托管

不是，Haskell不能编译成Microsoft CLI的IL。
好吧，我读到有一些解决方案可以做到，但在我看来，不要这样做... CLR并非为FP而建造，严重缺乏优化，可能会导致研究语言性能。如果我真的非常想针对CLR，我会使用F#——它不是函数式语言，但很接近。

N.B. 这是术语“托管语言”的最准确和实际含义。下一个含义是错误的，但仍然不幸地常见。

自动垃圾回收的托管

是的，这基本上是必须的。我的意思是，除了规范之外：如果我们需要垃圾回收，它将破坏使我们工作在我们心爱的家园高空的功能主题。

它还将强制执行不纯和内存模型。

编译成字节码，由VM运行的托管

不需要（通常）。
这取决于你的后端：不仅我们今天有不同的Haskell编译器，一些编译器还有不同的后端 -- 甚至有JavaScript后端！
因此，如果你想针对一个虚拟机，你可以使用现有的/制作一个后端。但是Haskell并不要求它。所以就像你可以编译成本地原始二进制文件一样，你也可以编译成其他任何东西。
与CLR语言（如C#¹、VB.NET和Java等）相比，你不必将目标指向JVM、CLR、Mono等，因为Haskell根本不需要虚拟机。
GHC是一个很好的例子。当你在GHC中编译时，它不会直接编译成二进制代码，而是编译成一种叫做Core的中间语言，然后进行多次从Core到Core的优化，然后才转到另一种叫做STG的语言，最后才进行代码生成（如果你告诉它停在那里，它就会停止）。现在，你也可以使用它将代码编译为LLVM字节码（这是经过一些惊人的优化的）。使用LLVM后端，GHC可以产生非常快的程序。有关此信息和GHC后端的更多信息，请单击此处。

下面的图示说明了GHC编译流程，您可以在此处找到有关各个阶段的更多信息。

The GHC compilation pipeline

看到底部的三个叉子了吗？那些就是我所提到的后端。

¹未来的一个例外和有趣的事实：微软目前正在开发本地 .NET！它被巧妙地命名为：Microsoft .NET Native。

- MasterMastic

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对于您来说，“托管语言”的定义特征是什么？您引用的“GHC将Haskell代码直接编译为本地代码或使用LLVM作为后端”这句话非常清楚地说明了GHC的功能，因此我怀疑困扰您的“歧义”实际上是在术语“托管语言”而不是GHC的文档中。

在“编译为本地代码”的情况下，没有像JVM这样的东西，如何实现垃圾回收等功能呢？

您认为“像JVM这样的东西”是如何实现垃圾回收等功能的呢？JVM并不神奇，它只是像其他程序一样的程序。在某个层面上，您需要有本地代码才能让CPU执行它，因此垃圾回收等功能在本地代码中是可行的。

- Ben

是的，JVM 是一个执行 Java 字节码的程序。在 C 的情况下，CPU 直接执行编译后的代码，而不需要中间有虚拟机。我的问题是：Haskell 在编译后的代码和 CPU 之间没有执行任何东西的情况下如何进行垃圾回收？ - TommyQ

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同样的方式，VM也会这样做；代码被编译成程序，该程序跟踪内存并不时检查是否可以回收其中的任何内容（当然，在非常一般的层面上；在“跟踪内存”，“不时检查”和“回收”如何实现的细节方面有很大的可变性）。请记住，JVM本身是编译的本地代码；它能做的任何事情，其他编译的本地代码也可以做到。 - Ben

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就目前情况而言，最好将 (GHC) Haskell 视为 "受管理的"，但 GHC 编译的平台并没有被其他任何东西所针对。当然，这方面还有更多内容需要了解, 但对于缺乏 Haskell 经验的人来说，这已经是足够的解释了。

- Ptharien's Flame

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这完全是误导。在 Haskell 程序上运行 GHC 的结果是本机代码，而不是 C-- 或任何类型的虚拟机代码。无论 GHC 在内部使用什么样的表示方式，都几乎与最终结果无关。 - sepp2k

@sepp2k 但是你可以做一些事情，比如输出外部核心或LLVM IR，后者可以稍后解释（或JIT编译）。这就像MS C#编译器具有预先选项一样，只是GHC恰好使其成为默认选项。内部表示正是他所问的，因为这就是传统VM托管语言的工作方式：通过公开和持久化编译器的内部表示来实现。 - Ptharien's Flame

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可以查看英文原文，
原文链接

- sepp2k · Accepted Answer

据我所知，“托管语言”这个术语特指针对.NET /公共语言运行时的语言。因此，不，Haskell不是托管语言，Java也不是。就Haskell编译成什么而言：正如您引用的文档所说，GHC将Haskell编译为本机代码。它可以通过直接发出本机代码或先发出LLVM代码然后让LLVM将其编译为本机代码来实现。无论哪种方式，运行GHC的最终结果都是本机可执行文件。除了GHC之外，还有其他Haskell实现方式，最值得注意的是Hugs，它是一个纯解释器，永远不会产生可执行文件（本地或其他）。

关于垃圾回收等功能如何在没有类似JVM的东西的情况下实现？和使用JVM一样：每次分配内存时，它都会向垃圾回收器注册。然后，垃圾回收器按照给定的垃圾回收算法步骤定期运行。GHC编译的代码使用分代垃圾回收。

关于编辑的回答：基本上是这样。但是，说“垃圾回收例程将添加到原始程序代码中”可能会形成错误的印象。 GC例程只是每个Haskell程序链接的库的一部分。编译的代码只是在适当的位置包含对这些例程的调用。它基本上只需要在每次调用malloc时调用GC的alloc函数即可。只需查看C中的任何GC库以及如何使用它：您所需做的就是#include库的标头并链接该库，将每个malloc出现替换为GC库的alloc函数（并删除所有free调用），你的代码就是垃圾回收的了。对于“是否有一个程序与Haskell程序并行运行以执行垃圾回收”这个问题，答案是否定的。